據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，瘧疾影響著全球數(shù)億人，每年奪去 40 多萬人的生命。數(shù)十年來，殺蟲劑的使用并未能控制住攜帶瘧疾原蟲的蚊子，反而導致許多蚊子對殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性。

為此，科學家們已經(jīng)開始使用基因工具，嘗試對能夠幫助消滅蚊子的生物進行基因改造。不過到目前為止，轉基因生物“克星”消滅傳播瘧疾的蚊子的思路還沒有被驗證。

5 月 31 日，在 Science 發(fā)表的一篇研究論文中，來自馬里蘭大學的研究團隊描述了首次在實驗室之外進行的對抗瘧疾的轉基因方法試驗。研究表明，在西非布基納法索的一個村莊里，研究人員通過一種轉基因真菌，安全地將一種毒素傳遞給蚊子，從而使蚊子的數(shù)量減少了 99% 以上。

研究人員表示，目前還沒有控制瘧疾的轉基因技術在實際的田間試驗中取得如此大的進展，這篇論文標志著一個巨大的進步，并為這種和其他轉基因方法的發(fā)展開創(chuàng)了先例。

（來源：Deutsch/Pixabay）

真菌是一種自然界存在的病原體，在野外感染昆蟲并慢慢殺死它們。幾個世紀以來，它也一直被用來防控各種害蟲。

在這項最新研究中，科學家們使用了一種專門感染蚊子的真菌 Metarhizium pingshaense，并改造使其能夠產(chǎn)生一種毒素 Hybrid。Hybrid 是一種從澳大利亞藍山漏斗網(wǎng)蜘蛛（Australian Blue Mountains funnel-web spider）的毒液中提取的殺蟲劑，已被美國環(huán)境保護局 (EPA) 批準直接應用于農作物，用以控制農業(yè)害蟲。

為了改造真菌使其能夠產(chǎn)生 Hybrid，馬里蘭大學的研究人員使用了一種轉基因技術，即將編碼毒素的外源 DNA 導入真菌基因組中。

外源 DNA 片段插入真菌遺傳物質的位置處，其正常功能原本是控制真菌何時在自己周圍建立一個防御殼，這樣它就能躲避昆蟲的免疫系統(tǒng)。而表達這種防御外殼對真菌來說其代價是昂貴的，所以真菌往往只有在探測到合適的環(huán)境時才會打開編碼開關，即當自己接觸到蚊子血液時。

將外源 DNA 插入真菌遺傳物質的這個位置，科學家們能夠確保他們改良的真菌只在蚊子體內產(chǎn)生毒素。研究人員在馬里蘭州和布基納法索對其它昆蟲進行的改良真菌試驗也表明，這種真菌對蜜蜂等有益物種無害。

研究人員表示，這些真菌具有很強的選擇性，當其發(fā)現(xiàn)自己在蚊子身上時，它會穿透蚊子的表皮進入體內。它不會給其它昆蟲帶來這種威脅，所以對蜜蜂等有益物種來說是相當安全的。

“你可以把真菌想象成一根皮下注射針，我們用它把一種強效的昆蟲特異性毒素注射到蚊子體內。”馬里蘭大學帕克分校昆蟲學系真菌學教授 Raymond St. Leger 說。

在實驗室里確認了轉基因真菌的安全性后，研究團隊與布基納法索的科研伙伴和政府當局密切合作，在模擬自然的受控環(huán)境中對其進行了測試。在布基納法索瘧疾流行的一個農村地區(qū)，他們建造了一個大約 6,550 平方英尺的封閉空間結構，他們稱之為“蚊子屋”。在其中，有多個經(jīng)過篩選的房間，包括實驗小屋、植物、小型蚊子繁殖池和蚊子食物源。

在一組實驗中，研究人員將涂有芝麻油的黑色棉布掛到三間房間的墻上。其中 1 片涂有芝麻油的棉布也含有轉基因真菌，另外 1 片棉布上含有野生型真菌（即未轉基因的天然真菌），還有 1 片棉布只涂有芝麻油。

然后，他們將 1000 只成年雄蚊和 500 只成年雌蚊釋放到每一個房間中，建立繁殖種群。之后研究人員連續(xù) 45 天，每天在每個房間里清點蚊子數(shù)量。

圖 | 研究人員檢查蚊子繁殖池（來源：Oliver Zida/UNIVERSITY OF MARYLAND）

最終結果發(fā)現(xiàn)，在含有轉基因真菌棉布的房間里，蚊子數(shù)量在 45 天內急劇下降，最終只剩下 13 只成年蚊子。對于雄性蚊子來說，這還不足以形成一個蚊子繁殖所必需的群體。

相比之下，在含有野生型真菌棉布和只用普通芝麻油處理棉布的房間內，蚊子數(shù)量分別為 455 只和 1396 只。研究人員重復了多次實驗，都得到了同樣驚人的結果。

在實驗室進行的類似實驗中，科學家們還發(fā)現(xiàn)，感染了轉基因真菌的雌性只產(chǎn)了 26 個卵子，其中只有 3 個發(fā)育成年，而未感染的雌性產(chǎn)下了 139 個卵子，74 個成年。實驗室測試表明，這種真菌會感染所有攜帶瘧疾病毒的蚊子，而且毒素殺死蚊子的速度比蚊子繁殖的速度還要快。而且這種轉基因真菌，對于抗殺蟲劑蚊子和不抗殺蟲劑蚊子具有同樣的滅殺效果。

根據(jù)研究人員的說法，新的抗瘧疾技術對于當?shù)厣鐓^(qū)的應用是至關重要的。黑色棉布床單和芝麻油相對便宜，在當?shù)睾苋菀踪I到。而且轉基因真菌也可以與現(xiàn)在常用的殺蟲劑一起使用。

論文的第一作者、馬里蘭大學昆蟲學系研究生 Brian Lovett 表示，通過嚴格遵守環(huán)境保護局和世界衛(wèi)生組織的議定書，他們與當?shù)卣献饕詽M足他們的標準，并與當?shù)厣鐓^(qū)合作以獲得認可，已經(jīng)突破了一個障礙。這項研究結果將對任何提出擴大用于消滅瘧疾的新技術、復雜技術和潛在爭議技術的規(guī)模項目產(chǎn)生廣泛影響。

接下來，研究團隊希望在當?shù)卮迩f或社區(qū)進一步測試他們的轉基因真菌。當然，在將這種新方法應用于開放環(huán)境 (如村莊) 之前，需要滿足許多監(jiān)管，而研究人員表示，現(xiàn)在的這一研究結果有助于為此類開放環(huán)境試驗提供一定依據(jù)。